JPH06184278A - 半導体用導電性樹脂ペースト - Google Patents

半導体用導電性樹脂ペースト

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JPH06184278A
JPH06184278A JP33898692A JP33898692A JPH06184278A JP H06184278 A JPH06184278 A JP H06184278A JP 33898692 A JP33898692 A JP 33898692A JP 33898692 A JP33898692 A JP 33898692A JP H06184278 A JPH06184278 A JP H06184278A
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JP
Japan
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bisphenol
paste
resin
group
silver powder
Prior art date
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Pending
Application number
JP33898692A
Other languages
English (en)
Inventor
Michio Kobayashi
道雄 小林
Shinya Wakizaka
信也 脇坂
Masuo Mizuno
増雄 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06184278A publication Critical patent/JPH06184278A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Epoxy Resins (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
  • Die Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビスフェノ
ールF、イソフタル酸ヒドラジド、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン、テトラフェニルホスホニウ
ム・テトラフェニルボレート及び銀粉からなる半導体用
導電性樹脂ペースト。 【効果】 インライン工程での速硬化が可能で、熱時接
着強度が高く、かつ応力緩和性に優れているため、IC
等の大型チップと銅フレームとの接着に適しており、I
C組立工程でのチップクラックやチップ歪みによるIC
等の特性不良を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はIC、LSI等の半導体
素子を金属フレーム等に接着する導電性樹脂ペーストに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】エレクトロニクス業界の最近の著しい発
展により、トランジスター、IC、LSI、超LSIと
進化してきており、これら半導体素子に於ける回路の集
積度が急激に増大すると共に大量生産が可能となり、こ
れらを用いた半導体製品の普及に伴って、その量産に於
ける作業性の向上並びにコストダウンが重要な問題とな
ってきた。従来は半導体素子を金属フレームなどの導体
にAu−Si共晶法により接合し、次いでハーメチック
シールによって封止して、半導体製品とするのが普通で
あった。しかし量産時の作業性、コストの面より、樹脂
封止法が開発され、現在は一般化されている。これに伴
い、マウント工程に於けるAu−Si共晶法の改良とし
てハンダ材料や導電性樹脂ペースト即ちマウント用樹脂
による方法が取り上げられるようになった。
【0003】しかし、ハンダ法では信頼性が低いこと、
素子の電極の汚染を起こし易いこと等が欠点とされ、高
熱伝導性を要するパワートランジスター、パワーICの
素子に使用が限られている。これに対しマウント用樹脂
はハンダ法に較べ、作業性に於いても信頼性等に於いて
も優れており、その需要が急激に増大している。
【0004】更に近年、IC等の集積度の高密度化によ
り、チップが大型化してきており、一方従来用いられて
きたリードフレームである42合金フレームが高価なこ
とより、コストダウンの目的から銅フレームが用いられ
るようになってきた。ここでIC等のチップの大きさが
約4〜5mm角より大きくなると、IC等の組立工程での
加熱により、マウント法としてAu−Si共晶法を用い
ると、チップの熱膨張率と銅フレームの熱膨張率との差
からチップのクラックや反りによる特性不良が問題とな
ってきている。
【0005】即ちこれは、チップの材料であるシリコン
等の熱膨張率が3×10-6/℃であるのに対し、42合
金フレームでは8×10-6/℃であるが、銅フレームで
は20×10-6/℃と大きくなる為である。これに対
し、マウント法としてマウント用樹脂を用いることが考
えられるが、従来のエポキシ樹脂系ペーストでは、熱硬
化性樹脂で三次元硬化する為、弾性率が高く、チップと
銅フレームとの歪を吸収するには至らなかった。
【0006】また、硬化時に架橋密度を小さくするよう
なエポキシ樹脂、例えばエポキシモノマーを多量に含む
ものを使用すれば弾性率を低くできるが、接着強度が低
下するという欠点があった。更に通常のエポキシ樹脂は
粘度が高く、これに銀粉を配合すると粘度が高くなりす
ぎ、ディスペンス時の糸ひきが発生し作業性が悪くな
る。作業性を改良するために多量の溶剤を添加するとボ
イドが発生するという問題があった。また従来のマウン
ト用樹脂は硬化に150〜200℃のオーブンで1〜2
時間加熱処理する必要があった。最近では半導体組立工
程の合理化のため、熱板上で1分以内に硬化するインラ
イン化の要求が高まっている。速硬化にするためには、
硬化促進剤として第3級アミン類やイミダゾール類を多
量に添加する方法があるが、常温または低温での保存
性、すなわちポットライフやシェルライフが短くなり、
1液タイプでは実用性がなく、熱時の接着強度も低いと
いう欠点があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱時
接着強度を低下させないで、硬化物の低弾性率化を計る
ことにより、IC等の大型チップと銅フレーム等の組合
せでもチップクラックや反りによるIC等の特性不良が
起こらず、速硬化でかつボイドの発生のない導電性樹脂
ペーストを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)ビスフ
ェノール型エポキシ樹脂、 (B)ビスフェノールF、 (C)潜在性アミン化合物 (D)下記式(1)で示されるシラン化合物、 (ここでR1:エポキシ基を有する脂肪族又は芳香族官
能基 R2:アルコキシ基、R3:アルキル基又はアルコキシ
基) (D)有機ボレート塩及び (E)銀粉 を必須成分とする半導体用導電性樹脂ペーストである。
【0009】本発明に用いるビスフェノール型エポキシ
樹脂(A)はビスフェノールA、ビスフェノールF等と
エピクロルヒドリンとの反応で得られるジグリシジルエ
ーテルである。分子量により各種のものがあるが、分子
量が小さく常温で液状のものが、配合するときの作業性
及び配合後の粘度の点から好ましい。
【0010】本発明に用いるビスフェノールF(B)は
エポキシ樹脂の硬化剤として用いられる。ビスフェノー
ルFはエポキシ基と反応する水酸基を1分子に2個有す
る、いわゆる2官能性硬化剤であるため、例えばフェノ
ールノボラック樹脂のような多官能硬化剤と比較して、
硬化物の架橋密度が低く、低弾性率である硬化物が得ら
れ、導電性樹脂ペーストに用いると非常に応力緩和性に
優れたペーストが得られる。ビスフェノールF(B)の
配合量はビスフェノール型エポキシ樹脂(A)に対し2
0〜100重量%使用するのが接着性及び低応力性の点
から好ましい。
【0011】本発明に用いる潜在性アミン化合物(C)
はエポキシ樹脂の硬化剤として用いられ、例えばアジピ
ン酸ジヒドラジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタ
ル酸ジヒドラジド、P−オキシ安息香酸ジヒドラジド等
のカルボン酸ジヒドラジドやジシアンジアミドである。
潜在性アミン化合物を用いるとビスフェノールF単独で
硬化した場合に比べ著しく熱時接着強度が高くなる。又
潜在性アミン化合物はビスフェノールFよりも当量が小
さいため、併用することにより粘度がそれ程高くなく、
又潜在性であるため保存性にも優れたペーストを得るこ
とができる。潜在性アミン化合物(C)の配合量はビス
フェノール型エポキシ樹脂(A)に対し、0.1〜10
重量%使用するのが好ましい。0.1重量%未満では熱
時接着強度が弱く、10重量%を越えると低応力性が低
下する。
【0012】本発明で用いられるシラン化合物(D)は
下記式(1)で示されるもので、希釈剤としての作用及
び接着性を付与するために用いられる。 1はエポキシ基を有する脂肪族又は芳香族官能基であ
るが、これはペーストの樹脂成分にエポキシ樹脂を使用
しているために、エポキシ基以外の例えばビニル基、ア
ミノ基、メルカプト基等であると相溶性や保存性に悪影
響を与えるが、エポキシ基であれば、これらに悪影響を
与えない。R2はアルコキシ基であることによりペース
ト硬化後に充分な接着力が得られ、アルコキシ基以外で
は充分な接着力が得られない。R3はアルキル基又はア
ルコキシ基であればよく、アルコキシ基であればより強
い接着力が得られる。このようなシラン化合物として
は、例えばγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラ
ン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルメ
トキシシラン等がある。シラン化合物(D)の配合量は
ビスフェノール型エポキシ樹脂(A)、ビスフェノール
F(B)、潜在性アミン化合物(C)の総量に対し5〜
200重量%とするのが好ましい。5重量%未満では充
分な接着強度が得られず、200重量%を越えると低応
力性が低下する。
【0013】本発明に用いる有機ボレート塩(E)は硬
化促進剤として用いられ、イミダゾール類、第3級アミ
ン類、ホスホニウム類とテトラフェニルボレートとの塩
として得られるものである。テトラフェニルボレートと
の塩にしないものを硬化促進剤に用いると保存性が極め
て悪く実用性がない。有機ボレート塩を用いた場合は硬
化性を損なわずに保存性にも極めて優れた樹脂ペースト
が得られる。有機ボレート塩としては、例えば1,8−
ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7・テトラ
フェニルボレート塩、テトラフェニルホスホニウム・テ
トラフェニルボレート塩等が挙げられる。有機ボレート
塩(D)の配合量はビスフェノール型エポキシ樹脂
(A)、ビスフェノールF(B)、潜在性アミン化合物
(C)の総量に対し、0.1〜20重量%使用するのが
好ましい。0.1重量%未満では充分な硬化性が得られ
ず、20重量%を越えると保存性が低下する。
【0014】本発明に用いる銀粉(F)は導電性及びペ
ーストとしての作業性を付与するために用いられ、ハロ
ゲンイオン、アルカリ金属イオン等のイオン性不純物の
含有量は10ppm以下であることが好ましい。又銀粉
の形状としてはフレーク状、樹脂状や球状等が用いられ
る。必要とするペーストの粘度により、使用する銀粉の
粒径は異なるが、通常平均粒径は2〜10μm、最大粒
径は50μm程度のものが好ましい。又比較的粗い銀粉
と細かい銀粉とを混合して用いることもでき、形状につ
いても各種のものを適宜混合してもよい。銀粉(F)の
配合量はペーストの総量中に、50〜90重量%である
のが好ましい。50重量%未満では充分な導電性が得ら
れず、90重量%を越えるとペーストの粘度が高くなり
過ぎ、実用性がない。本発明における導電性樹脂ペース
トには、必要により用途に応じた特性を損なわない範囲
内で、顔料、染料、消泡剤、界面活性剤等の添加剤を用
いることができる。本発明の製造法としては、例えば各
成分を予備混合して三本ロール等を用いて、ペーストを
得て、真空下脱泡すること等がある。
【0015】
【実施例】以下実施例を用いて本発明を具体的に説明す
る。
【0015】実施例1〜4、比較例1〜5 表1に示した組成の各成分と銀粉を配合し、三本ロール
で混練して導電性樹脂ペーストを得た。この導電性樹脂
ペーストを真空チャンバーにて2mmHgで30分間脱
泡した後、以下の方法により各種の性能を評価した。評
価結果を表1に示す。用いる原料成分 ・ビスフェノール型エポキシ樹脂:ビスフェノールFと
エピクロロヒドリンの反応で得られた数平均分子量54
0、エポキシ当量170 ・ビスフェノールF ・フェノールノボラック樹脂:数平均分子量600、水
酸基当量105 ・潜在性硬化剤:イソフタル酸ヒドラジド、ジシアンジ
アミド ・希釈剤 シラン(A):γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン、 シラン(B):β−(3,4−エポキシシクロヘキシ
ル)エチルメトキシシラン、フェニルグリシジルエーテ
ル ・TPP−K:テトラフェニルホスホニウム・テトラフ
ェニルボレート塩 ・TPP:トリフェニルホスフィン ・銀粉:粒径が0.1〜50μmで平均粒径3μmのフ
レーク状
【0016】評価方法 粘度:(株)東京計器社製のEHD型回転粘度計を用
い、25℃で2.5rpmにおける粘度を測定。 熱時接着強度:銅フレーム上に銀ペーストをディスペン
スし2mm角のシリコンチップを載せ、200℃で60
秒間熱板上で硬化させた後、350℃熱板上に20秒間
放置後、テンションゲージでチップをはじき、チップが
破壊した強度又は剥がれた強度を測定。 チップ歪:銅フレーム上に銀ペーストをディスペンス
し、シリコンチップ(サイズ6×12×0.3mm)をマ
ウントして200℃、60秒熱板上で硬化した。これを
表面粗さ計にてチップの長辺方向の両端を結ぶ線上から
垂直に、チップの反りの項上までの高さを測定。 保存性:銀ペーストを25℃で所定日数放置した後の粘
度を測定し、この粘度が初期の粘度の1.2倍以上増粘
するまでの日数を測定。
【0017】実施例1〜4では熱時接着強度、チップ歪
み及び保存性の優れたペーストが得られるが、比較例1
はビスフェノールFを使用せず、通常のフェノールノボ
ラック樹脂を用いているので、チップ歪みが大きい。
又、潜在性アミン化合物を使用しない比較例2及びシラ
ン化合物を使用しない比較例3では熱時強度が著しく低
下する。又硬化促進剤として、ボレート塩でないトリフ
ェニルホスフィンを使用した比較例4では保存性が低下
する。
【0018】
【表1】
【0019】
【発明の効果】本発明の半導体用導電性樹脂ペースト
は、インライン工程での速硬化が可能で、熱時接着強度
が高く、かつ応力緩和性に優れているため、IC等の大
型チップと銅フレームとの接着に適しており、IC組立
工程でのチップクラックやチップ歪みによるIC等の特
性不良を防止できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/52 E 7376−4M H05K 1/09 D 6921−4E

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)ビスフェノール型エポキシ樹脂、 (B)ビスフェノールF、 (C)潜在性アミン化合物 (D)下記式(1)で示されるシラン化合物、 (ここでR1:エポキシ基を有する脂肪族又は芳香族官
    能基、 R2:アルコキシ基、R3:アルキル基又はアルコキシ
    基) (D)有機ボレート塩及び (E)銀粉 を必須成分とすることを特徴とする半導体用導電性樹脂
    ペースト。
JP33898692A 1992-12-18 1992-12-18 半導体用導電性樹脂ペースト Pending JPH06184278A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1192739A (ja) * 1997-09-18 1999-04-06 Sumitomo Bakelite Co Ltd 導電性樹脂ペースト及びこれを用いて製造された半導体装置
JP2002057248A (ja) * 1995-02-09 2002-02-22 Kyocera Corp パッケージおよびその実装構造
CN116959777A (zh) * 2022-04-15 2023-10-27 深圳新宙邦科技股份有限公司 一种导电银浆及其制备方法

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